Nhựa ABS là gì? Thông số kỹ thuật và Ứng dụng của nhựa ABS trong công nghệ in 3D
Nhựa ABS là gì?
Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) là một polyme vô định hình và là loại nhựa nhiệt dẻo không trong suốt. “Nhựa nhiệt dẻo” (trái ngược với “nhiệt rắn”) đề cập đến cách vật liệu phản ứng với nhiệt. Nhựa nhiệt dẻo hóa lỏng (tức là có thể “chuyển đổi thủy tinh”) ở một nhiệt độ nhất định (221ºF đối với nhựa ABS). Chúng có thể được làm nóng đến điểm nóng chảy, làm lạnh rồi lại làm nóng lại mà không bị giảm chất lượng đáng kể. Thay vì đốt cháy, nhựa nhiệt dẻo như ABS sẽ hóa lỏng, cho phép chúng dễ dàng được đúc phun và sau đó là tái chế.
| Công thức hóa học | (C8H8·C4H6·C3H3N)n |
| Khối lượng riêng | 1.060–1.080 g/cm3 |
| Mô đun đàn hồi | 2.06 GPa |
| Hấp thụ nước | 0.410 % |
| Độ cứng Rockwell | 106 |
Ngược lại, nhựa nhiệt rắn chỉ có thể được gia nhiệt một lần (thường là trong quá trình ép phun). Lần gia nhiệt đầu tiên làm cho vật liệu nhiệt rắn đông kết (tương tự như epoxy 2 phần), dẫn đến sự thay đổi hóa học không thể đảo ngược.
Các ứng dụng của ABS
Nếu bạn cố gắng làm nóng nhựa nhiệt rắn đến nhiệt độ cao lần thứ hai, nó sẽ chỉ bị cháy. Đặc điểm này làm cho vật liệu nhiệt rắn trở thành ứng cử viên kém cho việc tái chế. ABS cũng là một vật liệu vô định hình, có nghĩa là nó không thể hiện các đặc tính có trật tự của một chất rắn kết tinh.
Xem thêm: Nhựa PS (Polystyrene) là gì? Công dụng, tính năng và thông số kỹ thuật
ABS được tạo ra như thế nào?
ABS phổ biến nhất được tạo ra bằng việc polyme hóa thông qua quá trình nhũ tương (hỗn hợp của nhiều chất không kết hợp được với nhau). Một ví dụ nổi tiếng về sản phẩm được nhũ hóa là sữa. ABS cũng được tạo ra, mặc dù ít phổ biến hơn, bằng một quá trình được cấp bằng sáng chế được gọi là quá trình trùng hợp khối liên tục. Trên thế giới, phương pháp phổ biến nhất để tạo ra ABS là quá trình tạo nhũ tương.
Điều quan trọng cần lưu ý là vì ABS là vật liệu nhựa nhiệt dẻo nên nó có thể dễ dàng tái chế, như đã đề cập ở trên. Điều này có nghĩa cách phổ biến để sản xuất nhựa ABS là từ nhựa ABS khác (tức là sản xuất nhựa ABS từ ABS).
Đặc tính kỹ thuật
ABS rất chắc chắn về mặt cấu trúc, đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong những sản phẩm như vỏ máy ảnh, vỏ bảo vệ và bao bì. ABS là một lựa chọn tốt nếu bạn cần một loại nhựa cứng, bền, rẻ và chịu được các tác động bên ngoài.
Nhựa ABS có lợi thế trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên các giới hạn vật lý nhất định cũng góp phần hạn chế việc sử dụng vật liệu trong các sản phẩm và ứng dụng nhất định. Những thiếu sót này bao gồm:
- Khả năng chịu thời tiết (bị hư hại do ánh sáng mặt trời)
- Kháng dung môi
- Nguy hiểm khi bị bỏng
- Hạn chế sử dụng liên quan đến ngành công nghiệp thực phẩm
- Giá cao hơn Polystyrene (PS) hoặc Polyethylene (PE)
Thông số kỹ thuật của nhựa ABS
Đặc tính vật lý
| Chỉ tiêu | Khoảng giá trị | Giá trị đo được(*) |
|---|---|---|
| Tỉ trọng | 1.01 – 1.20 g/cc | 1.07 g/cc |
| Hấp thụ nước | 0.050 – 1.0 % | 0.410 % |
| Hấp thụ độ ẩm ở trạng thái cân bằng | 0.00 – 0.30 % | 0.217 % |
| Hấp thụ nước ở độ bão hòa | 0.30 – 1.03 % | 0.713 % |
| Độ ẩm tối đa | 0.010 – 0.15 | 0.0490 |
| Co ngót khuôn tuyến tính | 0.0020 – 0.0080 cm/cm | 0.00552 cm/cm |
| Co ngót khuôn tuyến tính, cắt ngang | 0.0030 – 0.0080 cm/cm | 0.00575 cm/cm |
| Dòng chảy | 0.10 – 35 g/10 min | 6.18 g/10 min |
Đặc tính cơ học
| Chỉ tiêu | Khoảng giá trị | Giá trị đo được |
|---|---|---|
| Độ cứng, Rockwell R | 68 – 118 | 106 |
| Độ cứng thụt đầu bóng | 65.0 – 110 MPa | 93.2 MPa |
| Độ bền kéo, tối ưu | 22.1 – 74.0 MPa | 38.8 MPa |
| Độ bền kéo, Năng suất | 13.0 – 65.0 MPa | 44.8 MPa |
| Kéo dài khi nghỉ | 3.0 – 150 % | 49.1 % |
| Kéo dài ở năng suất | 0.62 – 30 % | 5.44 % |
| Mô đun đàn hồi | 1.00 – 2.65 GPa | 2.06 GPa |
| Sức mạnh năng suất uốn | 0.379 – 593 MPa | 73.7 MPa |
| Mô-đun uốn dẻo | 0.200 – 5.50 GPa | 2.17 GPa |
| Tác động Izod, khía | 0.380 – 10.3 J/cm | 4.04 J/cm |
| Izod Impact, Unnotched | 1.07873 – 1.66713 J/cm | 1.37 J/cm |
| Tác động Izod, khía (ISO) | 8.00 – 48.0 kJ/m² | 27.2 kJ/m² |
| Charpy Impact Unnotched | 11.0 J/cm² – NB | 15.4 J/cm² |
| Tác động Charpy, khía | 0.700 – 5.00 J/cm² | 2.58 J/cm² |
| Phóng phi tiêu, Tổng năng lượng | 24.4 – 50.2 J | 31.9 J |
| Tác động phi tiêu rơi | 19.0 – 569 J | 163 J |
| Tác động công cụ Tổng năng lượng | 14.0 – 47.5 J | 24.1 J |
| Năng lượng tác động công cụ ở mức cao nhất | 11.0 – 33.9 J | 18.8 J |
Đặc tính điện tử
| Chỉ tiêu | Khoảng giá trị | Giá trị đo được |
|---|---|---|
| Điện trở suất | 1.00e+9 – 1.00e+17 ohm-cm | 7.26e+15 ohm-cm |
| Sức đề kháng bề mặt | 1.00e+9 – 1.00e+16 ohm | 1.27e+15 ohm |
| Hằng số điện môi | 2.6 – 3.3 | 2.99 |
| Độ bền điện môi | 18.0 – 50.0 kV/mm | 33.0 kV/mm |
| Yếu tố phân tán | 0.0050 – 0.090 | 0.0222 |
| Chỉ số theo dõi so sánh | 525 – 600 V | 590 V |
| Đánh lửa dây nóng, HWI | 7.0 – 60 sec | 19.2 sec |
| High Amp Arc Ignition Ignition, HAI | 120 – 200 arcs | 164 arcs |
| Tốc độ theo dõi hồ quang điện áp cao, HVTR | 0.000 – 25.4 mm/min | 5.06 mm/min |
Đặc tính nhiệt
| Chỉ tiêu | Khoảng giá trị | Giá trị đo được |
|---|---|---|
| CTE, tuyến tính | 40.0 – 110 µm/m-°C | 82.2 µm/m-°C |
| CTE, tuyến tính, chuyển ngang sang dòng | 87.0 – 104 µm/m-°C | 96.3 µm/m-°C |
| Dẫn nhiệt | 0.150 – 0.200 W/m-K | 0.171 W/m-K |
| Nhiệt độ dịch vụ tối đa, không khí | 60.0 – 100 °C | 84.3 °C |
| Nhiệt độ lệch ở 0,46 MPa (66 psi) | 70.0 – 107 °C | 94.6 °C |
| Nhiệt độ lệch ở 1,8 MPa (264 psi) | 70.0 – 130 °C | 96.1 °C |
| Điểm mềm | 87.0 – 125 °C | 99.8 °C |
| Kính chuyển nhiệt độ, Tg | 108 – 109 °C | 108 °C |
| UL RTI, Điện | 50.0 – 120 °C | 85.0 °C |
| UL RTI, Cơ khí có tác động | 50.0 – 105 °C | 82.6 °C |
| UL RTI, Cơ khí không va đập | 50.0 – 120 °C | 86.7 °C |
| Tính dễ cháy, UL94 | HB – V-0 | |
| Chỉ số oxy | 0.19 | 19.0 % |
| Kiểm tra dây phát sáng | 650 – 960 °C | 677 °C |
Đặc tính quang học
| Chỉ tiêu | Khoảng giá trị | Giá trị đo được |
|---|---|---|
| Bóng | 2.5 – 98 % | 69.5 % |
| Truyền, Có thể nhìn thấy | 0.00 – 91 % | 68.2 % |
Đặc tính xử lý vật liệu
| Chỉ tiêu | Khoảng giá trị | Giá trị đo được |
|---|---|---|
| Nhiệt độ xử lý | 76.7 – 230 °C | 159 °C |
| Nhiệt độ vòi phun | 180 – 310 °C | 273 °C |
| Nhiệt độ bộ điều hợp | 200 – 300 °C | 275 °C |
| Nhiệt độ chết | 200 – 295 °C | 262 °C |
| Nhiệt độ nóng chảy | 170 – 320 °C | 261 °C |
| Nhiệt độ khuôn | 29.0 – 120 °C | 74.6 °C |
| Vận tốc tiêm | 240 mm/sec | 240 mm/sec |
| Nhiệt độ cuộn | 47.0 – 150 °C | 119 °C |
| Nhiệt độ sấy | 70.0 – 120 °C | 90.7 °C |
| Độ ẩm | 0.010 – 0.050 % | 0.0210 % |
| Điểm sương | -29.0 °C | -29.0 °C |
| Áp suất phun | 4.83 – 150 MPa |
Tại sao ABS hay được sử dụng?
ABS có khả năng chống lại các hóa chất ăn mòn và / hoặc các tác động vật lý. Nó rất dễ gia công và có nhiệt độ nóng chảy thấp nên rất thích hợp để sử dụng trong các quy trình sản xuất ép phun hoặc in 3D trên máy FDM. Giá ABS cũng tương đối rẻ, thường rơi vào khoảng giữa Polypropylene (“PP”) và Polycarbonate (“PC”). Nhựa ABS thường không được sử dụng trong các trường hợp nhiệt độ cao do nhiệt độ nóng chảy thấp. Những đặc điểm này là lý do ABS được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Xem thêm: Những điều cần biết về ABS trong công nghệ in 3D
Ứng dụng của nhựa ABS?
Có vô số ứng dụng cho ABS. Trong số những thứ có thể kể đến ứng dụng rộng rãi nhất là các phím trên bàn phím máy tính, vỏ công cụ điện, miếng nhựa bảo vệ ở bề mặt ổ cắm trên tường (thường là hỗn hợp PC / ABS) và đồ chơi LEGO.
Phím vi tính làm từ nhựa ABS
ABS có độc hại không?
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) là loại nhựa phổ biến, được sử dụng trong nhiều sản phẩm như đồ chơi, thiết bị điện tử, và đồ gia dụng. Khi ở dạng hoàn thiện, ABS an toàn và không độc hại do đã được polymer hóa, trở thành vật liệu ổn định. Vì vậy, nó thường xuất hiện trong các vật dụng tiếp xúc trực tiếp với con người như đồ chơi LEGO, vỏ điện thoại, và thậm chí thiết bị y tế.
Đồ chơi trẻ em được làm từ ABS
Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất hoặc khi bị đốt cháy, ABS có thể phát sinh khí độc hại như styrene và carbon monoxide, gây nguy hiểm cho sức khỏe nếu hít phải. Để bảo vệ môi trường và sức khỏe, ABS cần được tái chế và xử lý đúng cách, không nên tự ý đốt. Với điều kiện sử dụng đúng và tránh nhiệt độ cao, ABS được đánh giá là an toàn cho người dùng.
ABS tương đối vô hại ở chỗ tới thời điểm hiện tại, không phát hiện có bất kỳ chất gây ung thư nào trong ABS, và không có tác dụng phụ nào đã biết về sức khỏe liên quan đến việc tiếp xúc với ABS.
Tham khảo: https://www.creativemechanisms.com
Những điều cần biết về ABS trong công nghệ in 3D
ABS trong công nghệ in 3D được dùng khá phổ biến, nó là Acrylonitrile Butadiene Styrene – một loại polymer nhiệt dẻo, chủ yếu được biết đến với khả năng chống va đập tốt ở nhiệt độ thấp và tạo ra các bộ phận nhẹ. Chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực thiết bị gia dụng, nó cũng được tìm thấy trong vỏ thuyền, đồ trang trí, đồ chơi và đặc biệt là trong những viên gạch nổi tiếng do LEGO phát triển.
Nhựa ABS rất phổ biến trên thị trường in 3D FDM, đây là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực này cùng với PLA.
Đồ chơi Lego sản xuất từ nhựa ABS
Hôm nay, chúng tôi cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan về các đặc điểm chính của nhựa ABS trong lĩnh vực in 3D, bao gồm các thông số in và ứng dụng của loại nhựa này.
Quy trình sản xuất
Là một trong những loại nhựa đầu tiên được sử dụng với máy in 3D công nghiệp , ABS được phát triển vào khoảng năm 1990. Polymer nhiệt dẻo này được gọi là ‘terpolymer’ và thường được tạo ra bằng cách trùng hợp acrylonitrile và styren với sự hiện diện của polybutadiene – thường là 20% acrylonitrile , 25% butadien và 55% styren. Do đó, sự thay đổi các tỷ lệ này có thể thay đổi các đặc tính của ABS. Ví dụ, styrene là nguyên tố mang lại cho ABS độ cứng và độ sáng, trong khi butadiene mang lại cho nó khả năng chống va đập và các đặc tính ở nhiệt độ thấp.
Nhựa ABS được sử dụng trong in phun
Ngành công nghiệp ép nhựa là một trong những đối tượng tiêu thụ chính của nhựa ABS do loại vật liệu này có độ cứng tốt, chịu va đập cao và nhẹ, đồng thời giá cả lại rất phải chăng. Nó cũng đã trở thành vật liệu phổ biến trong thị trường in 3D trong vài năm nay, là một trong những loại sợi đầu tiên được sử dụng trong lĩnh vực này cùng với nhựa PLA – cả hai vật liệu này đều dễ in hơn các loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có giá cả thấp khác.
Các đặc tính của sợi ABS trong in 3D
Với khả năng tạo sợi với đường kính 1,75 mm hoặc 2,85 mm với nhiều màu khác nhau, ABS có các đặc tính thú vị dành cho nhiều ngành công nghiệp muốn in 3D các bộ phận chức năng hoặc chế tạo bộ phận nguyên mẫu. Mặc dù khó in hơn PLA, ABS vẫn là vật liệu rất phổ biến đối với các chuyên gia in 3D do khả năng chống va đập và nhiệt độ cao (từ -20°C đến 80°C). Nó không trong suốt, tuy nhiên có bề mặt nhẵn và sáng bóng và có thể được hàn bằng các phương pháp hóa học sử dụng axeton.
ABS có nhiệt độ nóng chảy khoảng 200°C, do đó, nhiệt độ đùn được khuyến nghị là từ 230°C đến 260°C. Việc sử dụng tấm gia nhiệt (từ 80°C đến 130°C) là bắt buộc do ABS là một loại nhựa co lại khi tiếp xúc với không khí, điều này làm cho sản phẩm bị co lại (hoặc cong vênh) và do đó tự tách ra khỏi tấm. Đối với các bộ phận lớn, thậm chí nên sử dụng chất kết dính đặc biệt như Kapton hoặc sơn mài kết dính. Cuối cùng, máy in 3D có vỏ kín được ưu tiên sử dụng vì nhựa ABS phát ra các hạt có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng.
Về kỹ thuật in, ABS dễ dàng in bằng HIPS, một vật liệu có cùng nhiệt độ đùn. Vật liệu này hòa tan nhanh chóng trong D-Limonene, một dung môi gốc chanh. Ít khi cần xử lý sau khi in bằng nhựa polymer nhiệt dẻo này, đây là một ưu điểm chính giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình sản xuất các bộ phận phức tạp. Sản phẩm từ ABS có thể được sơn và chống chọi tốt với thời gian, ít biến dạng. Cuối cùng, chất liệu này phải được giữ khô ráo vì sự hút ẩm từ không khí sẽ làm cho ABS khó in hơn rất nhiều.
Hộp Polybox bảo vệ các sợi nhựa khỏi độ ẩm môi trường
Các nhà sản xuất chính
Hiện nay trên thị trường có nhiều đơn vị cung cấp nhựa ABS ở dạng sợi, có thể kể đến một số các nhà cung cấp nổi tiếng như Stratasys và Esun của Trung Quốc, Ultimaker, FormFutura, Innofil3D, v.v. Có rất nhiều lựa chọn về màu sắc với giá cả dao động tùy thuộc vào thương hiệu.
Cần lưu ý rằng có nhiều loại phụ gia được thêm vào ABS, ví dụ như ABS dựa trên sợi carbon hoặc sợi aramid, được biết đến nhiều hơn với tên gọi Kevlar. Những sợi này làm giảm hiện tượng cong vênh của ABS và do đó cho ra độ chính xác cao hơn. Mặt khác, carbon củng cố các tính chất cơ học ban đầu của vật liệu. Những loại vật liệu kỹ thuật cao hơn này thường đắt hơn và các thông số in cũng khác hơn so với loại thường.
Cuối cùng, mặc dù nhựa ABS chủ yếu được sử dụng trong in 3D FDM , nhưng có một loại nhựa khác là nhựa PLA cũng có thể in lập thể và có các tính chất cơ học tương tự như nhựa nhiệt dẻo ABS.
Tham khảo: https://www.3dnatives.com/
Xem thêm bài cùng chủ đề: PLA và ABS: Sự khác biệt là gì?
